Линейная решетка вибраторных антенн (стр. 3 из 4)

,

сл., пробоя вибратора не наступает и возможна эксплуатация антенны в нормальном режиме при заданной мощности.

2.4 Расчет диаграммы направленности решетки в режиме нормального излучения

Характеристика направленности множителя решетки в плоскости

(H-плоскость) определяется в соответствии с формулой , где и – амплитуды и фазы токов, подводимых к элементам решетки, причем в случае излучения, нормального к оси решетки . Направление на максимум диаграммы направленности . Здесь , сл., и . Нормированная диаграмма направленности множителя решетки в H-плоскости

В плоскости

(E-плоскость) направленные свойства у множителя решетки отсутствуют и ДН постоянна по уровню.

– ширина ДН множителя решетки в H-плоскости излучателя ( ) на уровне 0.5 мощности.

и , следовательно, , что говорит о потенциально широком секторе сканирования.

Таким образом, можно утверждать, что выбранное число излучателей

приемлемо для дальнейших расчетов.

Диаграмма направленности всей антенны определяется по теореме перемножения диаграмм

.

Диаграмма направленности решетки в H-плоскости

, где

– диаграмма направленности множителя решетки

– диаграмма направленности 1-го излучателя

– диаграмма направленности всей антенны

– ширина диаграммы направленности антенны в H-плоскости по уровню 0.5 мощности.

Величина наибольшего из боковых лепестков – 0.1

Уровень боковых лепестков

,

что удовлетворяет требованию технического задания

.

Диаграмма направленности решетки в E-плоскости

, где

– ширина диаграммы направленности антенны в E-плоскости по уровню 0.5 мощности.

2.5 Коэффициент усиления антенны

Коэффициент усиления ФАР в направлении максимального излучения при знании коэффициента усиления одиночного излучателя можно определить по формуле

, где N – число элементов решетки, а – коэффициент использования поверхности раскрыва, который определяет влияние амплитудного распределения на усилительное свойство антенны. Для распределения "косинус на пьедестале" КИП определяется из выражения

,

где

– "высота пьедестала".

В моем случае

, отсюда

Коэффициент усиления одиночного излучателя найду по графику, изображенному на рис. 14

Рис.14 Зависимости коэффициентов усиления и направленного действия от

, построенные в предположении бесконечной проводимости экрана

при

Тогда коэффициент усиления всей антенны в направлении максимального излучения

2.6 Расчет диаграммы направленности решетки в режиме сканирования

Управление отклонением главного лепестка диаграммы направленности будет осуществляться электрическим, а точнее – фазовым методом. При этом изменяемым параметром будут фазовые сдвиги на входах отдельных излучателей решетки.

Для обеспечения заданного направления на главный максимум ДН множителя решетки

разность фаз между соседними элементами ФАР должна быть вычислена в соответствии с выражением: .

Углом сканирования

буду называть отклонение главного максимума ДН от первоначального положения при и , т.е. .

Сектором сканирования буду считать тот диапазон углов, в пределах которого уровень главного лепестка не меньше уровня 0.707 нормированной ДН одиночного излучателя. При этом недопустимо проникновение производных дифракционных лепестков, если их уровень превышает УБЛ.

При

и, соответственно, диаграмма направленности антенны выглядит, как показано на рис. 15.

Рис. 15 ДН решетки в декартовой СК. H-плоскость. Сдвиг фаз

– диаграмма направленности множителя решетки

– диаграмма направленности 1-го излучателя

– диаграмма направленности всей антенны

Сектор сканирования

Вид диаграммы в полярной системе координат изображен на рис. 16

Ширина диаграммы направленности по уровню 0.5 мощности

(

)

По диаграмме направленности на рис.15 оценю уровень боковых лепестков. Высота наибольшего из боковых лепестков – 0.09, при этом

.

,

что удовлетворяет требованию технического задания

. Для осуществления сканирования в полученном секторе необходима регулировка фазы между токами соседних излучателей в достаточно широких пределах или рад.